高二化学选修化学平衡教案

高二化学选修化学平衡教案

教学目标：

1.能描述化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的涵义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。

2. 通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释。

教学重点：描述化学平衡建立的过程。

教学难点：探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释。

探究建议：

①实验探究：温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响。②实验：温度、浓度对溴离子与铜离子配位平衡的影响。③查阅资料：奇妙的振荡反应。④讨论：合成氨反应条件选择的依据。

课时划分：三课时

教学过程：

第一课时

[导课]我们已经学过许多化学反应，有的能进行到底，有的不能进行到底。请同学们思考并举例说明。

[回答]学生举例化学反应存在的限度。

[讲述] 化学反应速率讨论的是化学反应快慢的问题，但是在化学研究和化工生产中，只考虑化学反应进行的快慢是不够的，因为我们既希望反应物尽可能快地转化为生成物，同时又希望反应物尽可能多地转化为生成物。例如在合成氨工业中，除了需要考虑如何使N2和H2尽快地转变成NH3外，还需要考虑怎样才能使更多的N2和H2转变为NH3，后者所说的就是化学反应进行的程度问题——化学平衡。

［板书］第三节

［讲述］如果对于一个能顺利进行的、彻底的化学反应来说，由于反应物已全部转化为生成物，如酸与碱的中和反应就不存在什么反应限度的问题了，所以，化学平衡主要研究的是可逆反应的规律。

[板书]一、可逆反应与不可逆反应

[思考］大家来考虑这样一个问题，我现在在一个盛水的水杯中加蔗糖，当加入一定量之后，凭大家的经验，你们觉得会怎么样呢？

［回答］开始加进去的很快就溶解了，加到一定量之后就不溶了。

［追问］不溶了是否就意味着停止溶解了呢？

［回答］回忆所学过的溶解原理，阅读教材自学思考后回答：没有停止。因为当蔗糖溶于水时，一方面蔗糖分子不断地离开蔗糖表面，扩散到水里去；另一方面溶解在水中的蔗糖分子不断地在未溶解的蔗糖表面聚集成为晶体，当这两个相反的过程的速率相等时，蔗糖的溶解达到了最大限度，形成蔗糖的饱和溶液。

［讲述］所以说刚才回答说不溶了是不恰当的，只能说从宏观上看到蔗糖的量不变了，溶解并没有停止。我这里把这一过程做成了三维动画效果，以帮助大家理解溶解过程。

［动画］演示一定量蔗糖分子在水中的溶解过程。

［讲解］这时候我们就说，蔗糖的溶解达到了平衡状态，此时溶解速率等于结晶速率，是一个动态平衡。

开始时v（溶解）＞v(结晶)

平衡时v（溶解）=v

[探讨]我们学过那些可逆反应？可逆反应有什么特点？

[板书]二、化学平衡状态

1. 定义：是指在一定条件下的可逆反应

．．，反应体系中

．．．．里，正反应和逆反应的速率相等

所有参加反应的物质的质量（溶液中表现为浓度）可以保持恒定的状态。

［启发］大家能否从化学平衡状态的定义中，找出化学平衡有哪些基本特征？

［回答］分析定义，归纳总结，化学平衡的特征：（1）化学平衡研究的对象是可逆反应；（2）达到平衡时正反应速率等于逆反应速率；（3）达到平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变；（4）由于化学平衡状态时反应仍在进行，故其是一种动态平衡。

[板书] 2、化学平衡的特征：（1）反应物和所有产物均处于同一反应体系中，反应条件（温度、压强）保持不变。（2）达到平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变；由于化学平衡状态时反应仍在进行，故其是一种动态平衡。达到平衡时正反应速率等于逆反应速率。

［讲述］评价学生总结结果。大家还应注意化学平衡状态是维持在一定条件下的，一旦条件发生变化，平衡状态就将遭到破坏。动态平衡也体现了辩证唯物主义的基本观点，即运动是绝对的，而静止是相对的。

[思考]若对饱和溶液升温或降温，会有什么现象发生？试从化学平衡观点解释。

[回答]学生解释：升温或降温，溶解速率与结晶速率不在相等，继续溶解或析出，直到溶解速率与结晶速率再次相等，t1时达到新的溶解平衡状态。

[追问]对于化学平衡，条件发生变化，平衡状态怎样发生变化呢？

[实验2-5]两试管中各加入5ml0.1mol/L K2Cr2O7溶液,按要求操作,观察颜色的变化。

Cr2O72－+H2O 2 CrO42－+2H+

橙色黄色

[实验2—6]通过学生对实验归纳可知：增大反应物的浓度可促使化学平衡向正反应方向移动。

方程式：FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl

[思考与交流]1、你使如何判断上述化学平衡发生变化的？

2、你能否推知影响化学平衡的其它因素？

[板书]在其它条件不变的情况下，增大反应物浓度，正反应速率加快，平衡向正反应方向移动，增大生成物浓度，逆反应速率加快，平衡向逆反应方向移动。

[练习]填空：

1.固态、液态物质的体积受压强影响很小，压强不使平衡移动。

2.反应中有气体参加：压强减小→浓度减小→平衡向体积减小的方向移动，反之亦然。

[板书]（2）压强对化学平衡的影响：①其他条件不变时，增大压强平衡向气体体积缩小的方向移动，减小压强；平衡向气体体积增大的方向移动。

②如反应前后气体体积没有变化的反应，改变压强不会使平衡移动。

[板书]（3）温度对化学平衡的影响：

[投影]以2NO2 N2O4；△H<0为例说明。

[板书]在其它条件不变的情况下，温度升高，会使化学平衡商着吸热反应的方向移动；温度降低，会使化学平衡向着放热反应的方向移动。

[讲解]化学平衡只有在一定的条件下才能保持，当一个可逆反应达到化学平衡状态后，如果改变浓度、压强、温度等反应条件，达到平衡的反应混合物里各组分的浓度也会随着改变，从而达到新的平衡状态。由此引出化学平衡的移动。

[阅读]P28相关内容

[板书]（4）可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫化学平衡的移动。

勒沙特列原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强、温度）平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

[思考]催化剂对化学平衡有何影响？

[回答]阅读教材后回答：催化剂同等程度增加正逆反应速率，平衡不移动。

[小结]什么是化学平衡？浓度、温度、压强、催化剂如何影响化学平衡移动？

[课堂练习]

1.(2003年春季高考题)反应：A（g）＋3B（g）2C（g），ΔH＜0达平衡后，将气体混

合物的温度降低，下列叙述中正确的是（）

A.正反应速率加大，逆反应速率变小，平衡向正反应方向移动

B.正反应速率变小，逆反应速率加大，平衡向逆反应方向移动

C.正反应速率和逆反应速率都变小，平衡向正反应方向移动

D.正反应速率和逆反应速率都变小，平衡向逆反应方向移动

2.（2001年全国理综题）在一定温度下，容器内某一反应中M 、N 的物质的量随反应时间变

A.反应的化学方程式为：2M N

B.t 2时，正逆反应速率相等，达到平衡

C.t 3时，正反应速率大于逆反应速率

D.t 1时，N 的浓度是M 浓度的2倍

3.在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再改变时，表明反应：

A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)已达平衡的是 （ ）

A.混合气体的压强

B.混合气体的密度

C.B 的物质的量浓度

D.气体的总物质的量

4.在一个容积为V L 的密闭容器中放入2 L A （g ）和1 L B （g ），在一定条件下发生下

列反应： 3A(g)＋B(g)

nC(g)＋2D(g),达到平衡后，A 物质的量浓度减少21，混合气体的平均摩尔质量增大8

1，则该反应的化学方程式中n 的值是 （ ）

A.1

B.2

C.3

D.4

5.在一个密闭容器中充入1 mol CO 2和3 mol H 2，在850℃时，气体混合物达到下式所示平衡：

CO 2＋H 2CO ＋H 2O 。已知达到平衡时生成0.75 mol CO ，那么当H 2改为9 mol ，在上述条件下平衡时生成CO 与水蒸气的物质的量之和可能为 （ ）

A.1.2 mol

B.1.5 mol

C.1.8 mol

D.2.5 mol

6.在一个固定容积的密闭容器中，放入3 L X(g)和2 L Y(g)，在一定条件下发生下列反应：

4X(g)＋3Y(g) 2Q(g)＋n R(g)。达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5%，X 的浓度减少1／3，则该反应方程式中的n 值是 （ ）

A.4

B.5

C.6

D.7

7.有一处于平衡状态的反应：X(s)＋3Y(g) 2Z(g)，ΔH ＜0。为了使平衡向生成Z 的方

向移动，应选择的条件是 （ ） ①高温 ②低温 ③高压 ④低压 ⑤加催化剂 ⑥分离出Z

A.①③⑤

B.

C.②③⑥

D.②④⑥

参考答案：1.C 2.D 3.BC 4.A 5.C 6.C 7.C

[作业]P 32 1、2、3、4

[板书计划]

第三节化学平衡

一、可逆反应与不可逆反应

二、化学平衡状态

1. 定义：

2.化学平衡的特征：

3.

（1）浓度对化学平衡的影响：

（2）压强对化学平衡的影响：

（3）温度对化学平衡的影响：

（4）勒沙特列原理：

第二课时

［回答］化学平衡是是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量（溶液中表现为浓度）可以保持恒定的状态。化学平衡的特征：（1）反应物和所有产物均处于同一反应体系中，反应条件（温度、压强）保持不变。（2）达到平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变；由于化学平衡状态时反应仍在进行，故其是一种动态平衡。达到平衡时正反应速率等于逆反应速率。

［过渡］尽管就这么几句话，但真正在学习中能否准确把握和处理好关于化学平衡的问题，还需大家对该概念及相关特征进行深入的理解。化学平衡状态的特征，不仅包括上边大家回答的那些，还有其他方面的特征，这就是今天咱们学习和讨论的主题——化学平衡常数。

［板书］三、化学平衡常数

［引导］请同学们阅读教材P28标题三下面的内容以及浓度关系数据表，分析并验算表中所给的数据，最后可以得到什么结论？

[探究活动］阅读教材和P29表2—1，对表中数据进行观察并归纳。

[总结]一定温度下：

［小结］在一定温度下，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，又无论反应物起始浓度为多少，最后都能达到化学平衡。这时生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。

［板书］1. 定义：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。

结论：达到平衡时)O H (c )CO (c )H (c )CO (c 2

22?? =1.0（常数）

［启发］刚才得出的平衡常数K 是由一个特殊的反应引出的，其，但如果对于任意一个可逆化学反应：m A+n B p C+q D 其平衡常数K 又该如何表示呢？

［回答］平衡常数实际上是平衡混合物中各生成物浓度的化学计量数次方的乘积除以反

应物浓度的化学计量数次方的乘积。即 K ={}{}{}{}n m q

p )B (c )A (c )D (c )C (c ??

［板书］ 2.

m A+n B p C+q D K ={}{}{}{}n m q

p )B (c )A (c )D (c )C (c ??

［提问］化学平衡常数实际上是化学平衡的又一特征，那么化学平衡常数K 的大小有什么意义呢？

［回答］了解K 的意义并回答：可以从平衡常数K 的大小推断反应进行的程度，K 只受温度影响，K 越大，表示化学反应达到平衡时生成物浓度对反应物浓度的比越大，也就是反应进行的程度越大，反应的转化率也越大；反之K 越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率也越小。

[板书]3. 化学平衡常数的意义：K 只受温度影响，K 越大，反应进行的程度越大，反应的转化率也越大；反之K 越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率也越小。

［提问］什么叫反应物的转化率？

［回答］某指定反应物的转化率=指定反应物的起始浓度指定反应物的平衡浓度指定反应物的起始浓度-×100% ［讲解］根据平衡常数K 的定义和表达式可知，即使是同一反应，若反应方程式书写不同则K 的表示方式也不同。再则，这里所谓的浓度指的是气体或溶液的浓度，对于固体、纯液体的浓度一般规定为常数1，可以不写。

［练习］写出下列反应的平衡常数的表达式

①PCl 5(g) PCl 3(g)+Cl 2(g)

②2HI(g) H 2(g)+I 2(g)

③CaCO 3(s) CaO(s)+CO 2(g)

④Fe 3O 4(s)+4H 2(g) 3Fe(s)+4H 2O(g)

[解析]在写表达式时注意③、④中固体物质的浓度为1，不写出。

[答案]①K =)PCl (c )

Cl (c )PCl (c 523?，②K ={}2

222)H (c )I (c )H (c ?,③K =c (CO 2),④K ={}{}42

42)H (c )O H (c

[例1]：

[讲解]

[例2]：

[讲解]

[小结]略

[课堂练习]

1.已知t ℃，p kPa 时，在容积为V L 密闭容器内充有1 mol A 和1 mol B 。保持恒温．．

恒压．．

，使反应A(g)＋B(g) C(g)达到平衡时，C 的体积分数为40%。试回答有关问题： (1)欲使温度和压强在上述条件下恒定不变，在密闭容器内充入2 mol A 和2 mol B ，则反应达到平衡时，容器的容积为 ，C 的体积分数为 。

(2)若另选一容积固定不变的密闭容器，仍控制温度为t ℃，使1 mol A 和1 mol B 反应达到平衡状态时，C 的体积分数仍为40%，则该密闭容器的容积为 。

2. 对可逆反应a A （g ）＋b B （g ）c C(g)＋d Ｄ（g ）达到平衡时，各物质的物质的量浓度满足以下关系：[][][][]b a d

c )B (c )A (c [)D (c )C (c [??=K (为一常数)，K 称为化学平衡常数，其反应的K 值只与温度有关。现有反应：CO （g ）＋H 2O （g ）CO 2（g ）＋H 2（g ）＋Q 。在850℃时，K ＝1

(1)若升高温度到950℃时，达到平衡时K 1(填“大于”“小于”或“等于”)。

(2) 850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO,3.0 mol H 2O ，1.0 mol

CO 2和x mol H 2，则：

①当x ＝5．0时，上述平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x 应满足的条件是 。

(3)在850℃时，若设x ＝5.0和x ＝6．0，其他物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，测得H 2的体积分数分别为a ％、b ％，则a b (填“大于”“小于”或“等于”)。

3.（2002年上海高考题）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应： 222

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K = 。

（2）该反应为

（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 。 a.容器中压强不变 b.混合气体中c (CO)不变

c.v 正（H 2）=v 逆（H 2O ）

d.c (CO 2)=c (CO)

（4）某温度下，平衡浓度符合下式：c (CO 2)·c (H 2)=c (CO)·c (H 2O)。试判断此时的温度。

参考答案:

1.(1)710V Ｌ 40％ （2）7

5V

2.(1)小于 (2)①逆反应 ②x ＜3．0 (3)

3.（1）K =)H (c )CO (c )O H (c )CO (c 2

22 (2)吸热 （3）bc (4)830

[作业]P 32 5、6、7、8

[板书计划]

三、化学平衡常数

1. 定义：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。

2.

m A+n B p C+q D

K={}{} {}{}n

m

q

p

)B(c

)

A

(c

)D

(c

)C(c

?

?

3.化学平衡常数的意义：K只受温度影响，K越大，反应进行的程度越大，反应的转化率也越大；反之K越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率也越小。

[例1]：

[讲解]

[例2]：

[讲解]

第三课时

（第三节化学平衡习题课）

［设问］是不是反应速率越快，生成物产量就越高？

［回答］不一定。

［问题］产量的高低取决于什么？

［回答］反应进行的限度。

［导课］反应进行的限度即化学平衡移动的有关问题，下面我们处理化学平衡有关的习题。

［板书］化学平衡习题课

［提问］什么叫化学平衡状态？

［回答］一定条件下的可逆反应，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。

［学生回答时教师板书］定义

［提问］化学平衡有哪些特征？请同学们用几个字概括。

［学生回答时教师板书］特征：逆、等、动、定、变、同。

［指定学生分析以上几个字的含义］

［过渡］从平衡状态的特征来看，同一反应物的正、逆反应速率相等就说明达到了平衡状态，那么对于不同反应物或生成物，如何从速率间的关系证明反应达到了平衡状态呢？下面我们看一道题。

［投影］

例1. 在一定温度下，反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是

A. 单位时间内生成n mol的A2同时生成n mol AB。

B.

C. 单位时间内生成2n mol的AB，同时生成n mol的B2。

D. 单位时间内生成n mol A2同时生成n mol B2。

解析：A. 根据生成n mol AB ，说明消耗了2

1n mol A 2。而已知单位时间生成n mol 的A 2说

明此可逆反应生成速率不等于消耗速率，未达平衡状态。

B. 该可逆反应全是气体且反应前后分子数相等。故不能通过容器内的总压强随时间的变

化来判断它是否达到化学平衡状态。

C. 根据生成2n mol AB 的同时生成n mol B 2。“生成2n mol AB ”同时说明消耗n mol B 2，

对于B 2气体来说其生成速率等于消耗速率。说明该可逆反应的正、逆反应速率相等。

D.该选项已知条件中未给出消耗A2、B2的物质的量。因此不能说明正反应速率和逆反应

速率间的关系。

答案：C

[练习］请同学们自己完成下面的练习题。

1. 对于一定条件下的可逆反应：A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是

A. A 、B 、C 的浓度不再变化。

B.

C. 单位时间内生成n mol A ，同时生成3n mol B

D. A 、B 、C 的分子数之比为1∶3∶2

答案:AB

2. 在2NO 2(g) N 2O 4(g)的可逆反应中，下列不属于平衡状态的是

A. 反应物的转化率等于生成物的产率。

B. NO 2在混合气体中体积分数保持不变。

C. 平衡体系的颜色不再改变。

D. 单位时间内有1 mol N 2O 4变为NO 2的同时，有2 mol NO 2变为N 2O 4。

答案：A

［问题］请同学们根据以上练习，总结一下化学平衡的标志有哪些？

［学生回答后教师小结并投影显示］

1. 对于同一反应物或生成物的正反应速率等于其逆反应速率。

2. 一种物质的正反应速率与另一种物质的逆反应速率之比等于方程式化学计量数之比。

3. 各组分的浓度或分子数或含量不随时间改变而改变。

4. 反应物的转化率或生成物产率不随时间改变而改变。

5. 对于反应前后气体体积不相等的反应，容器内总压强或气体总体积不随时间改变而改变。

6. 对于反应体系某物质有颜色的反应，体系颜色不随时间改变而改变。也可说明已达平衡

状态。

［过渡］如何衡量一个可逆反应达到平衡状态时，正反应进行的程度大小？

［回答］用化学平衡常数的大小来衡量。

［板书］化学平衡常数

［问题］请同学们写出下列反应达到化学平衡状态时平衡常数的数学表达式。

［投影显示］

①H 2(g)+I 2(g) 2HI(g)

②N 2(g)+3H 2(g) 2NH 3(g)

［学生练习］

1．在体积可变的密闭容器中，反应m A (g )＋n B (s )p C (g )达到平衡后，压缩容器的体积，

发现A 的转化率随之降低。下列说法中，正确的是

A. (m ＋n )必定小于p

B. (m ＋n )必定大于p

C. m 必定小于p

D. n 必定小于p

2．.在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：NO (g )＋CO(g )＝2

1N 2(g )＋CO 2(g )；ΔH ＝－373.2 kJ / mol ，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO 的转化率，采取的正确措施是

A. 加催化剂同时升高温度

B. 加催化剂同时增大压强

C. 升高温度同时充入N 2

D. 降低温度同时增大压强

3．哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容

器中充入1 mol N 2和3 mol H 2，在一定条件下使该反应发生。下列有关说法正确的是

A. 达到化学平衡时，N 2将完全转化为NH 3

B. 达到化学平衡时，N 2、H 2和NH 3的物质的量浓度一定相等

C. 达到化学平衡时，N 2、H 2和NH 3的物质的量浓度不再变化

D. 达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零

4．在一定条件下，固定容积的密闭容器中反应：2NO 2(g )O 2(g )＋2NO (g )；?H ＞0，达到平

衡。当改变其中一个条件X ，Y 随X 的变化符合图中曲线的是

A . 当X 表示温度时，Y 表示NO 2的物质的量

B . 当X 表示压强时，Y 表示NO 2的转化率

C . 当X 表示反应时间时，Y 表示混合气体的密度

D . 当X 表示NO 2的物质的量，Y 表示O 2的物质的量

5．一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)＋B(g)3C(g)，若反应开始时充

入2 mol A 和2 mol B ，达平衡后A 的体积分数为a %。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A 的体积分数大于a %的是 （ ）

A. 2 mol C

B. 2 mol A 1 mol B 和1 mol He （不参加反

应）

C. 1 mol B 和1 mol C

D. 2 mol A 3 mol B 和3 mol C

6．在一定温度不同压强（p 1＜p 2＝下，可逆反应2X(g)2Y(g)＋Z(g)中，生成物Z 在反

应混合物中的体积分数（?）与反应时间（t ）的关系有以下图示，正确的是 （ ）

A B C D

7．右图是温度和压强对X ＋Y 2Z 反应影响的示意图。图中横坐标表示平衡混合气体中Z

的体积分数。下列叙述正确的是（）

A. X和Y中只有一种为气态，Z为气态

B. X、Y、Z均为气态

C. 上述可逆反应的正反应为放热反应

D. 上述反应的逆反应的ΔH＞0

8．在某一容积为2 L的密闭容器内，加入0.8 mol的H2和0.6 mol的I2，在一定的条件下发生如下反应：

H2(g)＋I2(g)2HI(g)＋Q(Q＞0)

反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1：

（1）该反应的化学平衡常数表达式为；

（2）根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均速率υ(HI)为；

（3）反应达到平衡后，第8分钟时：

①若升高温度，化学平衡常数K（填写增大、减小或不变）HI浓度的变化正确；

（用图2中a～c的编号回答）

②若加入I2，H2浓度的变化正确的是。（用图2中d～f的编号回答）

（4）反应达到平衡后，第8分钟时，若反容器的容积扩大一倍，请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况。

［投影显示结果］1、C 2、B 3、C 4、AB 5、AB 6、B 7、C 8、（1）K＝)

I(

)

H

(

)

HI

(

2

2

2

c

c

c

?（2）0.167 mol / (L·min)

（3）①减小c ② f